烧结不稳定对余热发电的影响分析及其解决方案探讨

烧结不稳定对余热发电的影响分析及其解决方案探讨

刘飞龙

阳春新钢铁有限责任公司 529629

摘 要：烧结余热发电是能源利用的重要形式，是钢铁厂常用的能源节约途径，但烧结不稳定也会影响着余热发电的效率，通过对烧结不稳定对余热发电产生的影响，从余热锅炉运行的工况、取风罩漏风、频繁停机等方面分析了其中的原因，并针对烧结具体形式，提出了解决烧结不稳定的策略。

关键词：烧结；余热发电；影响

目前，能源紧缺已经成为国家关注的重点问题，在钢铁工业生产中也需要实现节能减耗，但钢铁的烧结工序能耗占总能耗的9%～12%之间，采用烧结余热将废弃余热资源转化电力节能技能，还不会产生废气、废渣等，对提高烧结工序的能源利用效率十分有益，通过研究发现，平均每吨烧结矿产生的烟气余热回收可发电20kw·h，可以节省大量的煤炭资源。

一、烧结不稳定对余热发电产生的影响分析

1、对余热锅炉的运行工况波动产生影响

在钢铁的烧结工序中，烧结烟气量十分巨大，每吨烧结矿大约可以产生4000～600m³烟气，就会产生大量的热量，如果不及时利用，就造成大量的能源浪费，但由于烧结料的透气性与辅料不均等相关因素的影响，就会对整个余热锅炉的烟气系统阻力造成影响，导致烟气变化量达到40%以上，而且，烧结混合料的水分、燃料比、环冷机进料口温度都会影响系统的烟气整体热量，对锅炉的运行工况造成一定的影响。由于烧结环冷机设备的结构与运行特征、生产设备的功率、环境温度与湿度等，造成余热锅炉的烟气波动量比较巨大，对整体锅炉的运行工况产生影响。

2、漏风与余热发电产生的影响

由于环冷机排出的烟气中含有大量的粉尘与有害气体，而且气体的湿度也比较高，容易造成环境污染，为防止烧结环冷机烟气外溢造成的工作场地灰尘过大，影响工作人员的操作，将环冷机烟罩采用微负压运行，这就需要加强对环冷机的台罩、烟罩、烟囱、环冷机头部受料点的密封，减少环冷机漏风而产生的影响。环冷机的漏风容易导致热辐射散热、热风外溢、吸冷风等一系列的问题，导致烧结余热锅炉的烟气不稳定，从而影响着余热发电的影响。

3、频繁启停机对余热发电的影响

在钢铁锅炉生产过程中，容易产生多种生产性的热停机，如堵料、皮带跑偏、线路损坏与短路等需要停机检修，就需要机组频繁停机，严重的影响了汽轮机的稳定性，而烧结机也要需要停机检修，如果在具体生产过程中，每月频繁停机5、6次，烧结机停机超过15分钟，余热回收系统就需要关停引风机、循环风机，而在烧结机重新启动时，又需要从关停状态启动需要1小时的预热，这样在启停机一次，就平均需要4小时耽误机组发电，从而也会影响余热发电机组，造成受热源中断，影响余热发电的效率。

4、运行参数对余热发电的影响

第一，烧结烟气热量低、波动超标对机组的影响，在很大程度上影响着余热发电的效率，烟气热量低且不稳定，产生余热也不够稳定，就会导致余热锅炉的热蒸汽参数偏离额定功率的工况值，即蒸汽温度低、蒸汽压力低、蒸汽量少，就会导致机组的工作不稳定的现象。当锅炉出口蒸汽温度过低时，就会导致锅炉出口蒸汽温度降低，影响着整个机组的热效率，造成汽轮机的末端蒸汽湿度过大，情况严重时，还会造成水击，造成汽轮机叶片断裂损坏等问题，而且温度突降，蒸汽的湿度过大，会带水引起蒸汽机的轴向推力过大，从而造成机组的振动过大。当锅炉出口蒸汽压力过低时，整个锅炉出口的蒸汽压力就会过低，就会造成整个机组的压力降低，汽机热耗率增大，运行的经济性降低，对余热发电也会造成影响。当锅炉出口蒸汽量降低时，就会导致锅炉出口的负荷降低，机组的轴向推力突变，从而会导致汽轮机振动的发生。第二，机组频繁启停机对烧结余热产生的影响。如果锅炉的频繁启停造成的温差容易导致锅炉炉体结垢，在锅炉的受热面、焊口、各个连接部分能够产生较大的热应力，容易对设备产生影响。而且汽轮机的频繁冷热启动，可能导致汽轮机的金属疲劳，使得汽轮机的膨胀差出现负值，产生振动而损坏设备，频繁的启停机也会导致机组频繁甩炉，影响着机组设备运行的安全性与热力设备的寿命。从烧结余热发电的经济性角度分析，机组的频繁启停机对余热发电主要产生如下的影响：烧结机生产性热停时机组停机，产生的大量热量、高温烟气就不能有效的发电，导致热量的浪费；而且每次启机都消耗大量能源及人员劳动量，影响着机组的工作效率，例如，10MW的机组启停时，需要消耗电量8000kw·h，造成资源的浪费。

二、烧结余热发电不稳定解决方案

1、设置过热锅炉保护，减少余热的浪费

设置过热锅炉主要在锅炉出现烧结余热不稳定的情况时，设置补燃锅炉，将烧结余热锅炉产生的饱和水或者饱和蒸汽引入到过热锅炉，是指在汽轮机前设置补燃锅炉，然后通过燃烧钢厂的煤气，直接将饱和水或者饱和蒸汽加热至汽轮机的设计参数中，进而能减少机组停机后，在开机时，需要进行预热，而造成大量的能源浪费。采用这种方法，可以将生产的过热蒸汽温度、压力参数进行循环利用，能提高汽轮机的进汽额定值，从而能提高汽轮机的利用率，降低汽轮机组的能耗，也有利于提高烧结余热发电的效率。

2、采用多炉带一机，提高热能的利用效率

多炉带一机是指多台烧结的余热锅炉带一台汽轮机，便于提高余热发电的效率，当一台烧结机故障停机后，就造成与之对应的锅炉热源中断，为减少热源的浪费，利用其余烧结机余热锅炉可以维持发电机组的持续运行，保证热源不会被浪费。采用这种方法，极大的提高了烧结余热的利用效率，只要有一台烧结机正常运行，就可以实现烧结余热的有效利用，使得汽轮机就不会出现甩炉，提高了烧结余热的利用效率，且多台锅炉并行运行对稳定蒸汽参数也有一定的作用。

3、提高机组的密封性，降低设备的漏风影响

针对环冷机的台罩、烟罩、烟囱、环冷机头部受料点的密封而漏风存在的问题，需对漏风的关键点进行密封改造，采用新型材料对其密封改造，提高其密封性，改造密封是指设置金属密封或水密封等新型密封，提高各个接头的密封性，加强烧结密封性，降低漏风系数，提高烧结余热的利用率。提高机组的密封性，可以减少漏风造成的烟气温度偏低而损失热量，同时也有利于提高整个机组的热量循环利用，在一定程度上提高了余热锅炉蒸汽参数。

4、动态补燃系统，提高锅炉的补燃效果

动态补燃系统是设计独立外挂式补燃装置，对整个烧结余热系统进行改造补热，它安装进入余热锅炉前端的烟道上安装补燃炉，防止启停过程中，而导致热量损失。在烧结机热源中断或不稳定时，采用动态补燃系统可以给锅炉补充热烟气，进而能维持锅炉最低负荷或所需负荷，提高了烟气通道的稳定性，保证进入汽轮机蒸汽量和蒸汽参数的稳定性，使发电机出力不变，有利于提高烧结余热发电的效率。在烧结机停机时可以启动补燃装置，降低停机的能耗，维持余热锅炉最低30%负荷或者所需负荷，而供热所需的煤气，可以从烧结用煤气抽取；当烧结机正常运行时，如果热烟气参数偏低时，也可以启动补燃装置，保证烟气参数的稳定性，维持余热锅炉额定负荷运行，保证发电负荷达到额定值或者超发，而这时需要的供热煤气可以从从钢厂富裕煤气抽取；在维持锅炉的参数稳定性，如果钢厂内有放散煤气，也将其作为补燃的原料，在维持机组运行时，利用散放煤气来补充烧结余热发电所需的能量。动态补燃系统结构及安装形式灵活，在具体的施工时十分方便，特别适用于新建项目及改造项目。

三、结束语

钢铁厂的烧结烟气体积大、温度低、品质差、湿度大，如果直接排放，不仅浪费能源，还容易污染环境，但烧结烟气的总热量很可观，如何有效的利用烧结余热发电，提高能量利用效率，从而能提高炼钢厂的资源利用效率。烧结余热发电将持续成为利用烧结余热的有效手段，也是是提高钢铁厂的发电机组利用效率，也有利于为机组的运行提供良好的条件。

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